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超厚铜电路板PCB设计及生产

2024-12-13 17:11:09 1715 BRPCB PCB厚铜板 厚铜电路板PCB

PCB(印刷电路板)制造中,铜厚是指铜层的厚度,通常以盎司(oz)为单位来衡量。1oz意思是重量1oz的铜均匀平铺在1平方英尺(ft²)的面积上所达到的厚度。1oz铜的厚度约为35um或者1.4mil。PCB厚铜板,顾名思义,是指在PCB的导电层中采用相对较厚的铜层设计。通常情况下,标准PCB的铜层厚度在1盎司(OZ)至3盎司之间,而厚铜板的铜层厚度则可能超过这个范围,甚至达到15oz(盎司)或更高。这种设计可以有效地提高PCB的导电性能和承载能力,使得PCB在高电流、大功率的工作环境下也能保持稳定。使用厚铜电路板PCB可以有效满足线路的载流要求,同时提高PCB的散热性能。

PCB厚铜板的优势:

1.高导电性:由于铜层厚度增加,PCB厚铜板的导电性能得到显著提升,能够有效地降低电路中的电阻和热量损失。

2.高承载能力:厚铜板能够承受更大的电流和功率,适用于需要高负载能力的电子设备。

3.优良的散热性能:较厚的铜层能够更有效地散发电路中的热量,保持设备的稳定运行。

4.增加布线空间:厚铜板的设计使得布线层之间的间距增加,为复杂的电路设计提供了更多的布线空间。

5.承载大电流:厚铜PCB能够在有限空间内承载足够大的电流,能够有效提高产品的功率密度。

6.传导热量:厚铜层能够更好地传导热量,从而提高产品的散热性能,同时减少温度变化引起的PCB热膨胀,提高PCB的可靠性。

7.增强机械强度:厚铜层可以提高PCB的机械强度,从而更加稳定和耐用。

PCB厚铜板因其独特的性能,以下是其主要应用领域:

1.电源供应器:电源供应器是电子设备中的重要组成部分,需要承受较大的电流和功率。PCB厚铜板的高导电性和高承载能力使其成为电源供应器的理想选择。

2.工业控制设备:在工业控制设备中,往往需要对大量的传感器和执行器进行控制和监测。PCB厚铜板能够提供稳定可靠的电路连接,确保设备的正常运行。

3.新能源汽车:新能源汽车的电机控制器、电池管理系统等关键部件需要承受高电流和高功率的负载。PCB厚铜板的高性能能够满足这些部件的严苛要求。

4.医疗设备:医疗设备通常需要高精度的电路控制和稳定的运行环境。PCB厚铜板能够提供稳定的电路连接和优良的散热性能,确保医疗设备的正常运行。

如何预估PCB所需铜厚:

如下是IPC-2152给出的Conservative Chart(保守图表),保守图表的重要之处是它能应对所有情况,包括内部和外部导体、PCB材料、PCB厚度以及空气(除真空外)等环境条件,从该图表中获得的值非常安全,在任何情况(除真空外的环境)下都有效,不考虑其他变量。 工程师们参照保守图表做设计时,虽然在成本、面积等方面不是最优的,但一定能满足电流和温升要求。

可以通过查IPC-2152 Conservative Chart(保守图表)来计算PCB走线宽度和选择相应的铜厚。

如红色箭头,PCB走线宽度140 mil,使用1oz的铜厚,垂直找到对应的温升要求10°C,然后回到y轴找到可通过的最大电流2.75A。

如橙色箭头,如果PCB导体需要通过1A电流,目标温升30°C,垂直向下找到不同铜厚下,所需要的走线宽度。如使用0.5oz的铜厚时,走线宽度需要达到40mil。

厚铜PCB的生产工艺:

厚铜PCB因为铜厚较厚,给加工带来了一系列难点。博锐电路针对厚铜PCB的特点打造了厚铜产品线,系统化解决厚铜PCB制造的各种难题。

厚铜PCB的蚀刻

在蚀刻环节,药水交换难度加大,侧蚀量也会变大,需要通过多次快速蚀刻和增加蚀刻补偿系数的方式来解决侧蚀量变大的问题。

博锐电路定制了厚铜专用DES蚀刻线,可以实现6oz厚铜PCB一次性蚀刻。

厚铜PCB的压合

在层压环节,由于线路间隙较深,在残铜率相同的情况下,需要选择多张流动性好的半固化片来满足树脂填充量的需求。同时需要增加铆钉,加强芯板之间的固定,减少滑板的风险。铜厚的增加导致在压合时板子的实际升温速率变慢,需要增加高温段的持续时间,增加半固化片的固化效果。

博锐电路使用Burkle多层压合全自动产线和厚铜专用棕化药水,来保证厚铜PCB的压合质量,目前通过Mass LAM和Pin LAM相结合的方式,最高可生产30层的厚铜PCB。

厚铜PCB的钻孔

在钻孔环节,厚铜板厚在2.0mm以上时,可使用分段钻孔来解决钻孔难度的问题,同时调节进刀速和退刀速的相关参数来优化钻孔质量,降低落刀速度,避免产生厚铜焊盘拉裂的问题。

厚铜PCB的阻焊

在阻焊印刷环节,由于线路间隙较深,铜与基材的高低差会导致流油、油厚不够、线路发红、针孔气泡等问题,需要将油墨粘度稀释,采用多次印刷的方式来解决阻焊印刷的一系列问题。

博锐电路采用全自动阻焊喷涂线,采用预处理+双面喷涂+预烤+全自动连线技术,通过使用特殊高压喷头+高粘度品牌油墨,可实现4OZ厚铜一次喷涂完成。阻焊厚度均匀性好,焊接性友好。

PCB厚铜板作为一种特殊类型的PCB,在电子设备中发挥着重要作用。其高导电性、高承载能力和优良的散热性能使得它在高电流、大功率的应用场合中具有独特的优势。随着电子技术的不断发展,PCB厚铜板的应用领域将会越来越广泛。随着制造工艺的不断改进和优化,PCB厚铜板的性能也将得到进一步提升,为电子设备的稳定运行提供更加可靠的保障。

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